[发明专利]一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法

说明书

本发明公开了一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在直流线路两端的断路器处各设置一个电流传感器；步骤二：分别在两个电流传感器处设置保护装置，保护装置之间通过光纤通信从而获取直流线路对端电流瞬时值，并计算差动电流瞬时值；步骤三：根据故障后电流变化量的幅值构成保护启动判据公式，当启动判据满足，则进入步骤四；步骤四：根据双极故障判据公式，判定系统是否发生双极短路故障，当判据满足，则进入步骤五；步骤五：根据区内故障判据公式，判定是否为本线路区内故障，当判据满足，则保护出口跳闸。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是涉及基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法。

背景技术

随着电压源换流器(voltage sourced converter，VSC)的发展以及电源和负荷中电流变换中直流环节的增加，柔性直流系统由于其具有控制灵活、便于接纳分布式电源与直流负荷、供电容量大、电能质量好等优点已引起国内外广泛关注。然而缺乏成熟的直流线路保护技术是柔性直流系统面临的主要挑战之一。柔性直流系统线路保护的难点在于既要在短时间内快速识别直流故障以防止设备损坏，又要准确选择故障线路以减少停电范围。

目前柔性直流线路电流差动保护方法包括：

1.单端量保护难以实现清晰的保护边界，不能较好的满足柔性直流线路保护快速性与选择性需求。

2.方向纵联保护主要基于电流突变量判定电流方向，然而故障后VSC快速闭锁，系统拓扑发生根本变化，叠加原理将不再适用。

3.基于电流突变量的方向纵联保护从原理上是不适用于柔性直流系统的。

4.电流差动保护原理简单可靠，然而直流线路电流差动保护易受线路分布电容暂态电流的影响。如果电流差动保护的定值过低，则区外故障时线路分布电容的暂态电流易导致保护误动，保护的可靠性难以满足；如果定值过高，则区内高阻故障容易拒动，保护的灵敏性难以满足。

因此希望有一种柔性直流线路电流差动保护方法可以克服或至少减轻现有技术中直流差动保护易受分布电容暂态电流影响的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法，利用区内故障时差流能量主要集中于低频段、区外故障时集中于高频段的特点，识别区内故障。

本发明提供一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法，包括以下步骤：

步骤一：在所述直流线路两端的断路器处各设置一个电流传感器；

步骤二：分别在两个电流传感器处设置保护装置，保护装置之间通过光纤通信从而获取所述直流线路对端电流瞬时值，并计算差动电流瞬时值；

步骤三：根据故障后电流变化量的幅值构成保护启动判据公式，当启动判据满足，则进入步骤四；

步骤四：根据双极故障判据公式，判定系统是否发生双极短路故障，当判据满足，则进入步骤五；

步骤五：根据区内故障判据公式，判定是否为本线路区内故障，当判据满足，则保护出口跳闸。

优选地，所述步骤一中的电流传感器的测量频段要求覆盖0-50kHz全频段，所述电流传感器的安装极性为电流从母线指向所述直流线路为正。

优选地，所述步骤二中的保护装置为继电保护器。

优选地，所述步骤二中的差动电流瞬时值的计算公式为：

i_cd＝i_M+i_N

式中i_M和i_N分别是所述直流线路两端的电流瞬时值。